全球2nm研發新進展

芯片是我們在現代技術的支柱。

綜合：半導體產業縱橫編輯部

 英特爾聯合創始人戈登·摩爾于 1965 年提出的摩爾定律預測，微芯片上的晶體管數量大約每兩年就會翻一番，而成本會繼續下降。這種趨勢幾十年來一直如此，但最近半導體行業內部人士認為摩爾定律幾乎已經死了。但2nm制程的出現能夠再次延續摩爾定律。ICViews整理了關于2nm研發的新進展。  日美深化尖端芯片合作，旨在超越2nm技術
在半導體產業日益激烈的競爭中，日本和美國將深化在建立尖端半導體設備供應鏈方面的合作。 日經獲悉，兩國政府已接近就合作生產超過 2nm的芯片達成一致。他們還在研究一個框架，以防止技術泄漏。 日本經濟產業大臣萩田晃一將于周一訪問美國，會見商務部長吉娜·雷蒙多。預計他們將在訪問期間宣布芯片合作。兩國都擔心自己對中國臺灣和其他供應商的依賴，并尋求來源多樣化。 臺積電是 2 nm技術的領先開發者，而 IBM 也在 2021 年完成了原型。 日本政府已邀請臺積電在西南九州島建廠，以增加日本國內芯片產量。然而，這家工廠只會生產不太先進的 10 到 20 nm芯片。此次日美新合作，聚焦前沿發展，定位為繼臺積電邀請后的下一步。 在日本，東京電子和佳能等芯片制造設備供應商正在日本先進工業科學技術研究所開發先進生產線的制造技術，IBM 也是其中的參與者。日本和美國希望在 2 nm芯片生產方面趕上中國臺灣和韓國公司，并最終在更先進的半導體領域引領行業。 日本的芯片制造商較少，但在用于芯片生產的半導體生產設備和材料方面實力雄厚。 除了 2 nm技術之外，“Chiplet”——通過將半導體芯片連接到單個基板上制成——也可能是一個合作領域，尤其是在英特爾擁有生產方法的情況下。 日本加強與美國芯片合作的舉措是出于對國內開發和該行業生產減弱的擔憂。 1990 年，日本擁有約 5 萬億日元（按當前匯率計算為 380 億美元）的全球半導體市場的約 50%。但該市場份額已縮水至約 10%，盡管行業規模已膨脹至約 50 萬億日元。 
 IBM的2nm芯片
半導體芯片保存著我們使用電腦、手機、電器、相機和汽車所需的數據。隨著新館疫情引發了向遠程工作的大規模過渡，增加了全球對計算機的依賴，它加劇了對芯片的需求，也助長了全球芯片短缺。“人們認為這是理所當然的，”IBM 研究院副總裁 Mukesh Khare 說。“但一切都在半導體上運行。芯片是我們在現代技術中的支柱。” 幾十年來，晶體管已經縮小，從 1971 年最初的 10000nm)縮小到 2020 年的 5 nm。IBM 新芯片上的 2 nm晶體管，本質上是一個連接晶體管的電路，比肉眼可以察覺的要小得多。一根頭發的寬度是100000nm；約7000nm的紅細胞；一條約 2.5nm 的 DNA 鏈。尺寸很重要：晶體管越小，就越適合芯片，從而提高效率。“每次你把事情做得更小，你就可以做得更多，”Khare 說。 IBM公告指出，與現代 7nm 處理器相比，IBM 的 2nm 開發將在相同功率下將性能提高 45%，或在相同性能下提高 75% 的能量。IBM 熱衷于指出，它是第一個在 2015 年和 2017 年展示 7nm 和 5nm 的研究機構，后者從 FinFET 升級到納米片技術，允許更大程度地定制單個晶體管的電壓特性。 雖然 IBM 沒有明確說明，但圖片顯示這款新的 2nm 處理器正在使用三層 GAA 設計。
 IBM 表示，該技術可以將 500 億個晶體管安裝在指甲大小的芯片上（本文中的指甲為 150 平方毫米）。這使 IBM 的晶體管密度達到每平方毫米 3.33 億個晶體管 (MTr/mm²)。
 傳臺積電2026年初交付首批2nm芯片
據外媒報道,臺積電據將于2025年底開始使用N2(2nm級)工藝量產芯片,并于2026年初交付第一批芯片,第一批客戶將是蘋果和英特爾。 其中,蘋果最早可能在2025年為其iPhone和Mac芯片采用2nm 工藝,因為該公司的主要芯片供應商臺積電已開始計劃在2025年初生產該工藝。 目前,蘋果所有最新芯片均采用5nm工藝,包括iPhone13系列中的A15 Bionic和整個M1系列芯片。根據DigiTimes今天的一份新報告,臺積電將在今年晚些時候開始大規模生產3nm芯片,2025年將開始量產 2nm。 去年的一份報告稱,預計蘋果將于今年晚些時候發布的下一代iPad Pro將采用3nm工藝。當前的iPad Pro配備了M1芯片,預計2022年版本將包括蘋果全新的“M2”芯片。據臺積電稱,3nm工藝技術的性能提升高達15%,同時電池消耗量減少至少25%。 此外,英特爾將于2024年底進行N2產品風險生產(消費級PC Lunar Lake GPU)。雖然只是推測,但英特爾此前PPT曾表示,接下來的GPU將使用比N3更先進的技術進行外部制造。

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